避雷器的工作原理及參數(shù)演示文稿

避雷器的工作原理及參數(shù)演示文稿第一頁，共十九頁。優(yōu)選避雷器的工作原理及參數(shù)第二頁，共十九頁。避雷器是普遍采用的入侵波保護(hù)裝置，也是應(yīng)用最廣泛的過電壓限制器，它實(shí)質(zhì)是過電壓能量的吸收器。它與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)作用電壓超過一定幅值后避雷器總是先動(dòng)作，通過它自身泄放掉大量的能量，限制過電壓，保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器放電后，避雷器兩端的過電壓消失，系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓又繼續(xù)作用在避雷器兩端，在這一正常運(yùn)行電壓作用下，處于導(dǎo)通狀態(tài)的避雷器中繼續(xù)流過工頻接地電流，該電流稱為工頻電流，它以電弧放電的形式出現(xiàn)。工頻續(xù)流的存在一方面使相導(dǎo)線對(duì)地的短路狀態(tài)繼續(xù)維持，系統(tǒng)無法恢復(fù)正常運(yùn)行。作為過電壓保護(hù)裝置，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高達(dá)到避雷器規(guī)定的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器動(dòng)作，釋放電壓負(fù)荷，將電網(wǎng)電壓升高的幅值限制在一定水平之下，從而保護(hù)設(shè)備絕緣所能承受的水平，現(xiàn)代避雷器除了限制雷電過電壓外，還能限制一部分操作過電壓，因此稱之為過電壓限制器是更為確切的。避雷器第三頁，共十九頁。避雷器工作原理避雷器設(shè)置在與被保護(hù)設(shè)備對(duì)地并聯(lián)的位置，如圖所示，各種避雷器均有一個(gè)共同的特性，即在高電壓作用下呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，而在低電壓作用下呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。在發(fā)生雷擊時(shí)，當(dāng)雷電波過電壓沿線路傳輸?shù)奖芾灼靼惭b點(diǎn)后，由于這時(shí)作用于避雷器上的電壓很高，避雷器將動(dòng)作，并呈低阻狀態(tài)，從而限制過電壓，同時(shí)將過電壓引起的大電流泄放入地，使與之并聯(lián)的設(shè)備免遭過電壓的損害。在雷電侵入波消失后，線路又恢復(fù)了常傳輸?shù)墓ゎl電壓，這一工頻電壓相對(duì)雷電侵入波過電壓來說是低的，于是避雷器將轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，接近于開路，此時(shí)避雷器的存在將不會(huì)對(duì)線路上正常工頻電壓的傳輸產(chǎn)生響應(yīng)。避雷器設(shè)備線路被保護(hù)設(shè)備雷電侵入波第四頁，共十九頁。目前使用的避雷器主要有：第五頁，共十九頁。保護(hù)間隙結(jié)構(gòu)和工作原理保護(hù)間隙：

由兩個(gè)電極組成，當(dāng)雷電波入浸時(shí)，間隙先擊穿，工作母線接地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高.從而保護(hù)了設(shè)備。過電壓消失后，間隙中仍有工頻續(xù)流，由于間隙的熄弧能力差，往往不能自行熄弧將引起斷路器的跳閘，這是保護(hù)間隙的主要缺點(diǎn)。為此可將間隙配合自動(dòng)重合閘使用。第六頁，共十九頁。保護(hù)間隙結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理：常用的角形保護(hù)間隙如下圖所示。由主間隙1和輔助間隙2串聯(lián)而成。主間隙的兩個(gè)電極做成角形，在正常運(yùn)行時(shí)，間隙對(duì)地是絕緣的，當(dāng)承受雷電過電壓作用時(shí)，間隙擊穿，工作線路被接地，從而使得與間隙并聯(lián)的電氣設(shè)備得到保護(hù)。輔助間隙的設(shè)置是為了防止主間隙被外物（如小鳥）短路，以避免整個(gè)保護(hù)間隙誤動(dòng)作。主間隙做成羊角形，主要是為了便于讓工頻續(xù)流電弧在其自身電磁力和熱氣流作用下被向上拉長(zhǎng)而易于熄滅。F—工頻續(xù)流電弧運(yùn)動(dòng)方向角形保護(hù)間隙第七頁，共十九頁。管式避雷器工作原理管式避雷器實(shí)質(zhì)上是一種具有較高熄弧能力的保護(hù)間隙。它有兩個(gè)相互串聯(lián)的間隙:一個(gè)在大氣中稱外間隙，其作用是隔離工作電壓避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄漏電流所燒壞;另一間隙裝在管內(nèi)稱為內(nèi)間隙，其電極一為棒形電極另一為環(huán)形電極。管由纖維，塑料或橡膠等產(chǎn)氣材料組成。雷擊時(shí)內(nèi)外間隙同時(shí)擊穿.雷電流經(jīng)間隙流人大地。過電壓消失后，內(nèi)外間隙的擊穿狀態(tài)將由導(dǎo)線上的工作電壓所維持，工頻續(xù)流電弧的高溫使管內(nèi)產(chǎn)氣材料分解出大量氣體.氣體在高壓力作用下由環(huán)形電極噴出，形成強(qiáng)烈縱吹弧作用從而使工頻續(xù)流在第一次過零值時(shí)被熄滅。第八頁，共十九頁。

結(jié)構(gòu)和工作原理管型避雷器的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。它由兩個(gè)間隙串聯(lián)組成。一個(gè)間隙S1裝在產(chǎn)氣管1內(nèi)，稱為內(nèi)間隙（又稱排氣式避雷器）。另一個(gè)間隙S2裝在產(chǎn)氣管外，稱為外間隙。而當(dāng)雷電壓過電壓作用于避雷器兩端時(shí)，內(nèi)、外兩個(gè)間隙均被擊穿，使雷電流經(jīng)間隙入地，在雷電過電壓消失后，系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓將在間隙中繼續(xù)維持工頻續(xù)流電弧，電弧的高溫使產(chǎn)氣管內(nèi)的有機(jī)材料分解并產(chǎn)生大量氣體，使管內(nèi)氣壓升高，氣體在高氣壓作用下由環(huán)形電極的孔口急速噴出，從縱向強(qiáng)烈地吹動(dòng)電弧通道，使工頻續(xù)流在第一次過零時(shí)熄滅。線路外部間隙內(nèi)部間隙產(chǎn)氣管棒形電極環(huán)行電極動(dòng)作指示器接地膠木管第九頁，共十九頁。閥式避雷器結(jié)構(gòu)及工作原理閥型避雷器的基本元件為間隙和非線性電限，間隙與非線性電阻相串聯(lián)，在電力系統(tǒng)正常工作時(shí).間隙將工作閥片與工作母線隔離，以免燒壞閥片。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓，且其電壓超過間隙放電電壓時(shí)，間隙擊穿，沖擊電流通過閥片流人大地，由于閥片的非線性特性在閥片上產(chǎn)生的壓降將得到限制，使其低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓，設(shè)備就得到了保護(hù)。當(dāng)過電壓消失后，工頻續(xù)流仍將流過避雷器，此續(xù)流受閥片電阻的非線性特性所限制遠(yuǎn)較沖擊電流為小，使間隙能在工頻續(xù)流第一次過零值時(shí)就將電弧切斷。以后就依靠間隙的絕緣強(qiáng)度能夠耐受電網(wǎng)恢復(fù)電壓的作用而不會(huì)發(fā)生重燃。第十頁，共十九頁。普通閥式避雷器------變電所防雷保護(hù)的重點(diǎn)對(duì)象是變壓器，而前面兩種因截波問題都不能承擔(dān)保護(hù)變壓器的重任。閥式避雷器主要由火花間隙及與之串聯(lián)的工作電阻兩部分組成，為避免外界因素（大氣條件、潮氣、污穢等）的影響，它們密封于瓷套中。注：火花間隙采用的是均勻電場(chǎng)。

磁吹閥式避雷器------為了減小閥式避雷器的切斷比和保護(hù)比之值，及為了改進(jìn)其保護(hù)性能，采用了滅弧能力較強(qiáng)的磁吹火花間隙和通流能力較大的高溫閥片.（仍然存在工頻續(xù)流的問題，通流容量不大）第十一頁，共十九頁。閥式避雷器分普通型和磁吹型兩類普通型磁吹型普通型的熄弧完全依靠間隙的自然熄弧能力，不能承受較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的內(nèi)過電壓沖擊電流的作用，因此此類避雷器通常不容許在內(nèi)過電壓下使用，目前只使用于220kV及以下系統(tǒng)作為限制大氣過電壓用磁吹型利用磁吹電弧來強(qiáng)迫熄弧，其單個(gè)間隙的熄弧能力較高，能在較高恢復(fù)電壓下切斷較大的工頻續(xù)流。若此類避雷器閥片的熱容It大，能容許通過內(nèi)過電壓下的沖擊電流，則此類避雷器尚可考慮用作限制內(nèi)過電壓的備用措施。第十二頁，共十九頁。普通型磁吹型火花間隙組閥片火花間隙組第十三頁，共十九頁。普通型磁吹型第十四頁，共十九頁。主要參數(shù)：1、額定電壓Un：正常工作時(shí)加在避雷器上的工作電壓，即避雷器安裝處的電網(wǎng)標(biāo)稱電壓2、滅弧電壓Umh：在保護(hù)避雷器動(dòng)作后，工頻續(xù)流第一次過零就能滅弧的條件下，允許加在避雷器上的最大工頻電壓3、工頻放電電壓Ugf：指工頻電壓作用下避雷器發(fā)生放電的電壓（有效）值，它表明間隙的絕緣強(qiáng)度4、沖擊放電電壓Uf：指沖擊電壓作用下避雷器放電電壓幅值5、殘壓Uc：指雷電流通過閥片所產(chǎn)生的壓降6、保護(hù)比Kb：指避雷器殘壓與滅弧電壓之比7、直流泄漏電流：指在直流電流下流過避雷器放電間隙并聯(lián)電阻的電導(dǎo)電流8、通流容量：指閥片通過電流的能力，一種是雷電流，另一種是工頻續(xù)流第十五頁，共十九頁。氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器是一種新型避雷器，采用的核心部件是氧化鋅閥片，氧化鋅壓敏電阻閥片以氧化鋅（ZnO）為主要材料，并摻以微量的氧化鉍、鈷、銻等添加物，經(jīng)過成型、燒結(jié)、表面處理等工藝過程而制成。具有非常理想的伏安特性，其非線性極好。第十六頁，共十九頁。伏安特性氧化勻壓敏電阻在實(shí)際應(yīng)用中最為重要的性能指標(biāo)是其電壓與電流之間的非線性關(guān)系，即伏安特性，典型氧化鋅閥片的伏安特性如下圖所示。該特性可大致劃分為三個(gè)工作區(qū):1.小電流區(qū)2.限壓工作區(qū)3.過載區(qū)。第十七頁，共十九頁。氧化鋅避雷器的電氣特性參數(shù)①、額定電壓額定電壓是指允許加在避雷器兩端的最大工頻電壓有效值。這一參數(shù)是按電網(wǎng)單相接地條件下健全相上最大工頻過電壓來選取的，并通過動(dòng)作負(fù)荷試驗(yàn)和工頻電壓耐受特性試驗(yàn)進(jìn)行校核。在額定電壓下，避雷器應(yīng)能吸收規(guī)定的雷電或操作過電壓能量，其自身特性基本不變，不發(fā)生熱擊穿。Ur≥kUt（額定電壓切除故障時(shí)間系數(shù)暫時(shí)過電壓）Ut=1.1Um（系統(tǒng)最高電壓）Um=1.15Un10kv系統(tǒng)U相=5.77KVUm=11.5kvUt=12.65KVUr≥16.445KV

②、持續(xù)運(yùn)行電壓持續(xù)運(yùn)行電壓是指允許長(zhǎng)期連續(xù)加在避雷器兩端的工頻電壓有效值。氧化鋅避雷器在吸收過電壓能量時(shí)溫度升高，限壓結(jié)束后避雷器在此電壓下應(yīng)能正常冷卻而不致發(fā)生熱擊穿。避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓一般應(yīng)等于或大于系統(tǒng)的最高運(yùn)行相電壓。第十八頁，共十九頁。氧化鋅避雷器的電氣特性參數(shù)③、起始動(dòng)作電壓起始動(dòng)作電壓是指氧化鋅避雷器通過1mA工頻電流幅值或直流電流時(shí)，其兩端工頻電壓幅值或直流電壓值，該值大致位于伏安特性